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ヨハネス・ゾンマーフェルト
【粒子の運動を考察して量子化条件を進化|立派な人材を育てた良き先生】-7/28改訂

こんにちはコウジです。

半年ごとの記事見直しです。
では、ご覧ください。内容を整理し、
主にリンクを見直しました。
現時点での英訳も考えています。
(以下原稿です)

部分と全体
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【1868年12月5日生まれ ~ 1951年4月26日没】


【引用:Wikipedia】

その名の綴りはArnold Johannes Sommerfeld。
ドイツのゾンマーフェルトは

 

パウリハイゼンベルク の指導をして

育てあげた大きな実績があります。

 

 この二人は量子力学で大きな仕事をしていて

この二人が抜けていたら

量子力学の発展は大きく遅れていたでしょう。

「とても意義深い仕事」をしてきた人達でした。

パウリもハイゼンベルグも

ゾンマーフェルトの研究室を離れた後に

対象の深い部分に対しての考察を進めています。

また、ゾンマーフェルトを語るうえで忘れたくないのは
ボーア・ゾンマーフェルトの量子化条件です。

ゾンマーフェルト最大の功績は、
ボーアの原子模型をさらに発展させたことです。
ボーアは電子が円軌道を描くと考えましたが、
ゾンマーフェルトは電子は楕円軌道も取り得ると考え、
さらに相対論的効果まで取り入れました。
その結果、水素原子スペクトルの微細構造を
より正確に説明できるようになり、量子論は単純な
原子模型から本格的な理論体系へと発展する
大きな一歩を踏み出しました。

また、ボーア=ゾンマーフェルトの量子化条件は、
後にハイゼンベルクやシュレーディンガーらが築く
量子力学への橋渡しとなりました。
現代では古い理論として位置付けられていますが、
量子力学誕生までの重要な歴史的段階として、
科学史の中で非常に高く評価されています。 

そこがまさに

電子軌道の自由度を考える事に繋がったのです

「ゾンマーフェルトは、ボーアの原子模型を拡張し、電子の軌道が必ずしも単純な円ではなく、
楕円軌道を取り得ることを理論的に示しました。これは、同じ原子でも観測されるスペクトル線が
微細に分裂する現象を説明する鍵となりました。ボーアの量子化条件をより一般化し、
高次の量子数や相対論的効果まで含めた理論を展開することにより、
量子力学が本格的に発展する土台を築いたのです。Encyclopedia Britannica

微細構造とは何か

ゾンマーフェルトの業績を理解する上で欠かせないのが「微細構造
(Fine Structure)」です。これは、水素原子などが放つ光のスペクトル線を
高い分解能で観測すると、本来一本であるはずの線が僅かに複数へ分裂して
見える現象を指します。19世紀末から20世紀初頭にかけて、この現象は
物理学者たちを大いに悩ませました。

ボーアの原子模型では、電子は原子核の周囲を円軌道で運動すると考えられて
いました。この理論だけでも水素スペクトルの主要な波長は説明できましたが、
実際の観測ではさらに細かな分裂が存在していました。そこで
ゾンマーフェルトは電子軌道を円だけでなく楕円まで拡張し、
角運動量の量子化を一般化するとともに、電子の相対論的効果も理論へ
取り入れました。その結果、観測されていた微細構造を定量的に説明することに
成功したのです。

もっとも、現在では微細構造は単純な楕円軌道だけで説明されるものではなく、
電子のスピンやスピン・軌道相互作用、さらには相対論的補正などを含めた
量子力学によって理解されています。それでもゾンマーフェルトの理論は、
古典的なボーア模型から現代量子力学へ橋を架けた極めて重要な中間段階
でした。実験で観測されるスペクトルをより精密に説明しようとした彼の試みは、
後にハイゼンベルクやシュレーディンガーらによる量子力学の完成へと
受け継がれていきます。微細構造の研究は、「原子の内部では古典力学だけでは
説明できない現象が起きている」ことを示した歴史的証拠の一つでもありました。

 

より詳細にはボーアの提唱した量子化条件を

進化させて、より高次の拡張を展開していった

と言えるでしょう。同時期の

ウィルソンや石原純の理論も特筆すべきです。

 

【以下2原論文はWikipediaより引用しました】

  • Wilson, W. (1915). “The Quantum Theory of Radiation and Line Spectra”. Phil. Mag.. Series 6 29 (174): 795-802. doi:10.1080/14786440608635362.
  • Ishihara, J. (1915). “Die universelle Bedeutung dse Wirkungsquantums”. Tokyo Sugaku Buturigakkai Kizi. Ser. 2 8: 106–116. JOI:JST.Journalarchive/ptmps1907/8.106.

こういった話をしていて感じるのは
どうやっても見えない世界に
何とか形を与える事は素晴らしい、
という事実です。

実際に形を与える事は文化的発展に繋がり

世界を変えていくのです。

ダイナミックな世界かと思います。

日々の暮らしでは感じられない世界です。

そして、
ゾンマーフェルトは事故で命を落としています。
残念な最後ですね。残した物が大きいだけに残念です。
後程、AIで彼のお人柄を分析してみたくなりました。
少しでも思い出したい人って居ますから。


関連する物理学者

◀ 前の人物:ニールス・ボーア
量子化条件を提唱し、
ゾンマーフェルトによって発展した。

▶ 次の人物:ヴェルナー・ハイゼンベルク
ゾンマーフェルト門下から
行列力学を築いた量子力学者。

この分野の物理学者(量子論)

プランク

アインシュタイン

ボーア

ゾンマーフェルト

パウリ

ハイゼンベルク

シュレーディンガー

ディラック 

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以下アドレスまでお願いします。
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必ず返信・改定をします。

nowkouji226@gmail.com

2020/09/20_初稿投稿
2026/07/28_改定投稿

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Sommerfeld in Germany has a great track record

of growing up with the guidance of Pauli and Heisenberg. If these two people were missing, the development of quantum mechanics would have been greatly delayed. They were people who had done “very meaningful work”. Both Pauli and Heisenberg have been thinking about the deeper parts of the subject after leaving Sommerfeld’s laboratory.

Personally in Sommerfeld’s work, I was impressed with the method of expanding and calculating the integral path. I thought that was exactly what led to thinking about the degree of freedom of electron orbits. ..

Sommerfeld’s idea is that an electron should draw an elliptical locus without moving in a simple circular orbit. In more detail, it can be said that Bohr’s proposed quantization conditions were evolved to develop higher-order extensions. The theory of Wilson and Jun Ishiwara at the same time is also noteworthy.

[The following two original papers are quoted from Wikipedia]

Wilson, W. (1915). “The Quantum Theory of Radiation and Line Spectra”. Phil. Mag .. Series 6 29 (174): 795-802. Doi: 10.1080 / 14786440608635362.
Ishihara, J. (1915). “Die universelle Bedeutung dse Wirkungsquantums”. Tokyo Sugaku Buturigakkai Kizi. Ser. 2 8: 106–116. JOI: JST.Journalarchive / plotms1907 / 8.106.

What I feel when talking about this is that it is wonderful to somehow give shape to the invisible world. Actually giving shape leads to cultural development and changes the world. I think it’s a dynamic world. It’s a world you can’t feel in your daily life.

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